Trans PP80 versterker

[Piet1950]

zouden we die HS (360V) ook vast kunnen instellen

Misschien is het handig, om even een bijgewerkt schema te plaatsen. Dan is voor ieder (ook voor mij) weer overzichtelijk, hoe alles in elkaar zit.

Piet

[Peter1]

Jouw schema is nog steeds gebleven. De TL431 schakeling met C-tje voor de negatieve spanning en de ZD mix voor de HS. En dit samen met het isoleren van de stuurprint werkt al vrij behoorlijk!

[democles]

Bij de opstart is er nu onmiddellijk gloeispanning en de negatieve spanning. Maar de HS komt ongeveer 20 seconden later op.

Wat is daar mis mee?
Zou je een standby schakelaar gebruiken ,in de HS, dan werkt het net zo

[Peter1]

Ja, dat is waar, maar als het automatisch gaat is dat dan toch wel beter hé! Een beetje luxe mag ook wel

[Piet1950]

Nog een vraag; zouden we die HS (360V) ook vast kunnen instellen

Je kunt de waardes van de potmeter opmeten, en er dan vaste waardes voor kiezen en aanbrengen.

Piet

[Peter1]

Als ik dat doe dan zit die vaste weerstand in de ZD kring en staat daar wat spanning over. Dan ben ik bang dat die weer ietsjes zal stijgen bij toenemende temperatuur.

Kunnen we die weerstand niet weglaten en de ZD waarden naar 360V brengen? Bij de negatieve spanning zit er op die plaats ook geen weerstand.

Alleen weet ik niet of dit dan invloed zou hebben op het vertraagd opkomen van HS? En dit effect wil ik graag behouden.

Wat denk je? Of jullie?

[Leeuwarden]

Heb jij die PCB’s ondersteboven in de kast hangen? Eerlijk gezegd vind ik het best vreemd dat een AudioXpress gepubliceerd ontwerp zoveel problemen oplevert.

[Peter1]

Die gevoeligheid van het verloop van de Io met toenemende warmte blijkt bij dit ontwerp gekend te zijn.

Maar ik blijk er extra last van te hebben. In mijn ontwerp met de glasplaat op het chassis wordt de warmte afvoer, van de 3 mm dikke aluminium bovenplaat, sterk afgeremd. En hierdoor komt dit probleem nog meer naar boven.

Maar omdat ik die versterker zo goed vind en er wellicht meerderen hiermee bezig zijn wil ik dit grondig uitwerken. Dan heb ik een heel stabiele versterker en kunnen anderen hier eventueel ook iets mee doen.

En ik denk dat we nu heel dicht bij dat einddoel zitten.

[Piet1950]

Misschien moet je er dan zoiets van maken. De potmeter vervallen, en de weerstand ongeveer dezelfde waarde geven als de potmeter had.
Uiteraard met handhaving van de TL431 regeling.

Piet

[Peter1]

Dat zou kunnen werken maar dan alleen met de ZD mix. Want de 170V versies verlopen te sterk en de weerstand (zelfs die met de laagste T coëfficiënt) zal ook de spanning doen stijgen.

Wat ik ondertussen heb geleerd is dat die spanning in geen geval mag stijgen bij toenemende temperatuur, want dan wordt het instabiel en moet je veel gaan compenseren door bv geforceerde koeling of andere maatregelen. En door de het niet gelijktijdig opwarmen van alle gevoelige componenten krijg je divers verloop van de Io.

[Piet1950]

Uiteraard met handhaving van de TL431 regeling.

Piet

[Peter1]

Moet de verbinding van de LED niet direct naar het kooppunt R5/C3 gaan ipv over die nieuwe vervang-weerstand?

[Peter1]

Misschien moet je er dan zoiets van maken. De potmeter vervallen, en de weerstand ongeveer dezelfde waarde geven als de potmeter had.
Uiteraard met handhaving van de TL431 regeling.

Piet

figure-2 PP80-TRANS-power 2022-12-24.jpg

Ik heb die schakeling rond de HS nu opgebouwd met standaard componenten om te zien dat dit werkt. En nu ook direct op de hoofd PCB! Er is wel met toenemende warmte een verloop naar + 2V maar dat is nu bijzaak. De schakeling doet zijn werk, en daar gaat het over!

Alle weerstandswaarden en ZD zijn nu bekend en nu kan ik die bestellen in lage T coëfficiënten waar dat nodig is.

En volgens mij gaat dit lukken om 2 redenen.

De potentiometer (met een Tc van 100PPM/C wat eigenlijk nog niet eens zo slecht is) kan ik vervangen door een 27K vaste weerstand met slechts 5PPM/C. Dat is een heel uitzonderlijk lage waarde; dus 20 X minder temperatuursverloop dan die pot-meter!

En nog een heel belangrijke reden is dat er met de spanningsdeler weerstanden gespeeld kan worden met verschillende T coëfficiënten. Als ik voor de grote weerstand een heel kleine Tc neem en voor de kleine weerstand een grotere Tc neem kan ik de HS doen dalen als de temperatuur stijgt.

De werking hiervan is als volgt. Bij de start temperatuur stel je alles af. Als de temperatuur dan stijgt zal de kleine weerstand met grotere TC, in vergelijking met de grotere weerstand met kleinere Tc, groter worden. Hierdoor gaat de stuurspanning over de TL431 stijgen waardoor de spanning over de 27V ZD lager wordt en bijgevolg ook de HS naar beneden gaat.

En dat was nu net wat we nodig hadden!

[Peter1]

Even tussendoor voor wie niet vertrouwd is met de temperatuur coëfficiënt van een weerstand waar in deze schakeling mee gespeeld wordt.

PPM/C staat voor ; parts per miljon per graad Celsius.

Bv; een 10k weerstand met 50ppm/C betekent een stijging van de weerstandswaarde per toename van de temperatuur per graad C van 10000/1000000 X50. En meestal ga ik voor een toename van 20 graden tussen kamertemperatuur en versterker in bedrijf. Dus hiermee kan je de finale weerstand bepalen in de gebruikte schakel ing.

[Peter1]

Om HS toch wat instelbaar te maken wil ik graag een trimmertje toevoegen in de deelweerstanden. Maar op de PCB is dit moeilijk te implementeren. Daarom heb ik een extra printje toegevoegd. Ik heb een standaard print genomen met door-gemetalliseerde gaten en er een stukje uit gezaagd.

Om veilige afstanden te creëren voor de hogere spanningen heb ik enkele gaatjes doorboord met een 1,2 mm boortje en aan beide zijden de koper restanten verwijderd. (zie foto)

Dan heb ik 3 weerstanden van 59K, 0,5W, 0,1% en 25PPM in serie geplaatst als spanningsdeler met 1K, 0,5W, 1% en 100PPM en een 500 R trimmer in serie. Dit komt dan in vervanging van de originele R6 en R12 van 100K.

Dit is de onderzijde met de 3X59K

En aan de bovenzijde de trimmer en 2 pennetjes waar ik de referentie weerstand van 1K kan met verschillende PPM/C types kan inpassen

Om dit met de basis PCB te verbinden heb ik 2 stalen pennen gebruikt van 0,8mm dikte (afgeknipte naainaalden) en gesoldeerd in de gaten van de R6 en R12 op de voeding PCB zonder de basis PCB te verwijderen. Hierdoor is de soldeer kwaliteit wel wat minder maar telkens die print eruit halen zie ik niet zo zitten.

[Peter1]

Die stalen pennetjes (afgeknipte naainaalden) om het sub-printje op de hoofdprint te plaatsen gebruik ik om ervoor te zorgen dat als je aan de trimmer wilt draaien het printje niet meteen omplooit.

Maar dat staal kan soms lastig te solderen zijn.

Daarom gebruik ik soldeerflux.
Er zijn wellicht verschillende mogelijkheden maar met het type FL22R (F-SW26) gaat het vanzelf!

[Peter1]

Ik heb de trimmers R4 en R10 nu vervangen door vaste weerstanden van 26K7, 0,1% en 15PPM/C.
De versterker staat in mijn werkplaats met momenteel 18,5C kamertemperatuur.

En hiermee heb ik op 1 buis gemeten op de halve voedingsspanning met de volgende resultaten;
na 20 sec. 359,0V Io 5mA
na 2 min. 359,7V Io 30mA
na 5 min. 359,8V Io 35mA
na 10 min. 359,9V Io 41,8 mA
na 20 min. 360V Io 46,5 mA
na 30 min. 360,1V Io 49 mA
na 40 min. 360,15V Io 51,8 mA
na 60 min. 360,3V Io 54,5 mA
na 100 min. 360,4V Io 57,4 mA
na 120 min. blijft alles stabiel met 360,4 a 360,5V bij Io 56 a 57 mA

Bij het opzetten van de schakeling met standaard weerstanden had ik een verloop van +2V en dit is nu gedaald naar ongeveer +0,8V te rekenen van 2 naar 100 minuten opwarmtijd waarna de versterker zich stabiliseert.

Dit is dus een mooie verbetering maar nog steeds een stijging van de HS met daarbij, weliswaar veel minder, maar toch nog een duidelijk verloop van Io van 30 naar 57 mA. Nu kan ik wel nog gaan spelen met de kleine spanningsdeler weerstand van 1K, 0,5W, 1% en 100PPM en die nu vervangen door een 200PPM/C type met als doel de HS nog stabieler te krijgen en bij voorkeur die iets te laten dalen.

In elk geval is deze voeding schakeling voor mij al veel bruikbaarder geworden dan origineel, want dan was er een verloop van de HS van minstens +6V met weinig zich op stabilisatie en bij start liep de Io van 5mA op tot 100mA en meer als ik niet ingreep.

[Peter1]

Tegen alle verwachtingen in geeft het wisselen van die 100PPM, 1K weerstand naar een 200PPM model geen noemenswaardige verandering

Dan maar even wat metingen gedaan met de ohm-meter over die weerstanden en met de soldeerbout op 310 graden met een beetje soldeertin de weerstand 1 voor 1 verwarmen en kijken wat er gebeurt.

En dan blijkt dat die 100 en 200PPM versies eerder, van 0 tot 100/200, types zijn en die zowel naar boven als naar beneden gaan in waarde. De maximale afwijking is + of - 30 ohm en bij die met minimale afwijking slechts enkele ohm. En dan heeft die weerstand minstens 200 graden.

Bij 20 graden opwarming zal dat dan dus maximaal maar een 3 ohm verschil uitmaken. Daar gaan we het duidelijk niet mee redden. We hebben dus andere weerstanden nodig. Ik heb er nu besteld van 1300 PPM/C en een PTC van 1K bij 25 graden met een PPM/C van 3900! Daar moeten we zeker iets mee kunnen doen!

Dan nog iets anders. Die vermogen weerstanden in de schakeling kunnen op zich wel behoorlijk warm worden. Als we dus een spanningsdeler opzetten waarbij de grote weerstand 1 of 2 watt vermogen trekt terwijl de kleine weerstand maar 0,1 watt trekt dan is de kans groot dat die vermogen weerstand met een kleinere PPM/C waarde meer gaat verlopen dan die kleine weerstand (die zonder vermogen amper opwarmt) met grotere PPM/C waarde.

Het verloop van de weerstand wordt immers bepaald door delta T x de PPM/C waarde. Daar moeten we dus ook rekening mee houden!

[Peter1]

Terwijl ik wacht op die PTC weerstanden heb ik ondertussen nu ook de vermogen weerstanden R 22 - 25 vervangen. Die had ik op aanraden van Piet vroeger al eens besteld maar ik had ze nog niet geplaatst.

Origineel zijn die 250PPM/C terwijl er nu 50 PPM/C types in zitten. En gezien dit vermogen weerstanden zijn die behoorlijk warm worden kunnen die dus ook een behoorlijk verloop hebben. En ze zitten tussen de anode van de buis en het stuurrooster. Die zullen dus ook een zekere invloed hebben op het verloop van de Io door de buis.

En ik verkies stabiliteit in de schakeling boven het compenseren met een PTC weerstand. Hoe stabieler de basis, hoe minder er gecompenseerd moet worden. En hier kan het eindresultaat alleen maar nauwkeuriger door worden.

Die weerstanden vallen iets groter uit maar ze zijn toch nog wel op de PCB te plaatsen.

Let ook op de T092 koelplaatjes die op de M1 en M2 Fets zitten. Want die werden behoorlijk warm.

Nu kan ik opnieuw wat gaan testen om te zien wat dit ons nu weer brengt

[Peter1]

Terwijl ik wacht op die PTC weerstanden heb ik ondertussen nu ook de vermogen weerstanden R 22 - 25 vervangen. Die had ik op aanraden van Piet vroeger al eens besteld maar ik had ze nog niet geplaatst.

figure-5 Trans-PP-section 2022-12-14-b.JPG

Origineel zijn die 250PPM/C terwijl er nu 50 PPM/C types in zitten. En gezien dit vermogen weerstanden zijn die behoorlijk warm worden kunnen die dus ook een behoorlijk verloop hebben. En ze zitten tussen de anode van de buis en het stuurrooster. Die zullen dus ook een zekere invloed hebben op het verloop van de Io door de buis.

En ik verkies stabiliteit in de schakeling boven het compenseren met een PTC weerstand. Hoe stabieler de basis, hoe minder er gecompenseerd moet worden. En hier kan het eindresultaat alleen maar nauwkeuriger door worden.

Die weerstanden vallen iets groter uit maar ze zijn toch nog wel op de PCB te plaatsen.

IMG_6042.jpg

Let ook op de T092 koelplaatjes die op de M1 en M2 Fets zitten. Want die werden behoorlijk warm.

2822615-40.jpg

Nu kan ik opnieuw wat gaan testen om te zien wat dit ons nu weer brengt

Ik heb nu wat testen uitgevoerd met die 50PPM/C 220k weerstanden voor R22 - R25.

Ik zet even de vorige metingen ernaast zodat we gemakkelijker kunnen vergelijken;

Met originele 250PPM/C weerstanden en met 50 PPM/C weerstanden
na 20 sec.---359,0V---Io 5mA---------359V------Io 10 mA
na 2 min.----359,7V---Io 30mA-------359,3V----Io 49,7 mA
na 5 min.----359,8V---Io 35mA-------359,5 V---Io 51,2 mA
na 10 min.---359,9V---Io 41,8 mA----359,6V---Io 52,3 mA
na 20 min.---360V-----Io 46,5 mA----359,75V--Io 52,8 mA
na 30 min.---360,1V---Io 49 mA-------359,9 V--Io 53,2 mA
na 40 min.---360,15V--Io 51,8 mA----360 V-----Io 53,9 mA
na 60 min.---360,3V---Io 54,5 mA-----360,1V---Io 55,2 mA
na 100 min.--360,4V---Io 57,4 mA-----360,2 V--Io 56,8 mA
na 120 min. +/- stabiel..............+/- stabiel
+/- 360,5V bij Io +/- 57 mA.........+/- 360,5 bij +/- Io 58 mA

Wat ik merk is dat alles toch nog wat temperatuurgevoelig blijft en mocht de kamertemperatuur stijgen (nu 19 graden in de werkplaats) dan lijkt het dat ook de spanning en stroom verder zouden oplopen.
De schommelingen van de netspanning zijn echter geen probleem meer want dit worden zeer goed opgevangen door de ZD's en de TL421 regelaar die het verloop van die ZD onder controle houden. Daar hoeven we ons dus geen zorgen meer over te maken.

Wel moeten we erop letten dat we binnen het werkgebied van de TL431 blijven, tussen 1,9 en 27V. Met de huidige weerstanden en instellingen en met een netspanning van 235V en de HS op 360V start die spanning over de TL431 met 7V en naarmate de versterker opwarmt komt daar een 6 a 7V bij, dus netjes binnen het werkgebied.

Wat hier verder wel opvalt is dat het verloop van Io met de 50 PPM/C weerstanden veel rustiger blijft. Dat is dan weer al een mooi voordeel en moeten we minder gaan compenseren.

Maar om de boel volledig temperatuur onafhankelijk te maken moet er toch nog een soort PTC weerstand ingebouwd worden zodat die HS van 360V en tevens de Io beter beteugeld kan worden.

[Piet1950]

Peter, ik bewonder je doorzettingsvermogen. En al die aanpassingen in een schakeling die op zeer hoge spanningen werkt. Ik had toch gekozen voor 2 koppelcondensatoren...
Maar smaken verschillen. Succes verder.

Piet

[Peter1]

Peter, ik bewonder je doorzettingsvermogen. En al die aanpassingen in een schakeling die op zeer hoge spanningen werkt. Ik had toch gekozen voor 2 koppelcondensatoren...
Maar smaken verschillen. Succes verder.

Piet

Dankjewel voor je bewondering.
We zijn inderdaad allemaal verschillend en maken daarom soms andere keuzes. Vanwege mijn beroepsverleden zijn dit voor mij slechts lage spanningen. En ik hou niet zo van koppelcondensatoren en wil de schakeling van deze bijzondere versterker zoveel mogelijk behouden.

Daarom mijn keuze om vooral op de voeding te werken om tot een goede oplossing te komen.
En je hebt mij met de TL431 een mooi speeltje gegeven waarmee ik we wat kan amuseren. Dat is toch onze hobby? is het niet? Van mij in elk geval wel......

Maar ik wil graag later nog even beroep doen op je gaven. Na afloop (en heus, het einde komt in zicht) zou ik graag een volledig aangepast schema van die voeding gepubliceerd zien. Zou jij dit dan willen doen? Want ik heb gemerkt dat jij dit netjes kan doen en ik heb hiervoor geen mogelijkheden.
Hiervoor zal ik dan een gedetailleerde opsomming maken van alle toegevoegde en gewijzigde componenten en waar ze geschakeld zitten.

En enkele ideeën voor een stabiele en hoogwaardige voeding kan ook een toepassing krijgen in andere buizen versterkers.
En ik ga ervan uit dat er nog meer zijn die met die versterker bezig zijn en met soortgelijke uitdagingen te maken hebben.

Want ik merk aan het aantal views dat dit onderwerp wel wat belangstelling krijgt.

[Piet1950]

Maar ik wil graag later nog even beroep doen op je gaven. Na afloop (en heus, het einde komt in zicht) zou ik graag een volledig aangepast schema van die voeding gepubliceerd zien. Zou jij dit dan willen doen? Want ik heb gemerkt dat jij dit netjes kan doen en ik heb hiervoor geen mogelijkheden.

De wijzigingen in je schema heb ik aangebracht met het programma Paint. Het programma is niet echt ingewikkeld in het gebruik , maar tekeningen maken en/of aanpassen is vrij arbeidsintensief . Dus helaas, dat mag je zelf gaan doen/proberen.

Piet

[Peter1]

Ok, dat is geen probleem. Bedankt voor de tip.
Daar had ik nog niet aan gedacht.
Als dat maar voor enkele wijzigingen is moet dit wel lukken.

[Peter1]

Ter voorbereiding van het plaatsen van de PTC weerstand heb ik nog enkele nuttige metingen en berekeningen gedaan voor wat de HS van 360V betreft.

Metingen;
- De kleine weerstand van de spanningsdeler om de TL431 aan te sturen zodat we 360V aan de uitgang krijgen moet een waarde hebben van ongeveer 1262R. Dat is dus 1000R voor de PTC en 262R voor de trimmer
- Om 1V verschil te maken, van bv 360V naar 359V moet ik ongeveer 6R bijregelen met de trimmer.
- Met een thermokoppel onder de versterker meet ik ongeveer 10 graden toename van koude naar warme versterker.

Maar de PTC in bestelling heeft een verloop van 3900 PPM/C. Dit wil voor onze 1000R PTC zeggen dat we een toename krijgen van 3,9R/C. Dus bij een verloop van 2 graden gaan we al ruim1V naar beneden. Dat is dus veel te veel van het goede!

Maar gelukkig kunnen we dit dempen door er een parallel weerstand over te plaatsen.
Als we een spanningstoename van 1,5V willen compenseren bij een temperatuurstijging van 10 graden dan moeten we 6Rx1,5/10= 0,9R/C kunnen compenseren. Dit kunnen we bereiken door 1000R over de 1000R PTC te plaatsen. 1000R//1000R PTC = 500R
en bij 1 graad toename hebben we 1000R//1003,9R PTC= 500,9731R. Dit is dus een toename van 0,9731R/C

Maar we moeten wel steeds onze 1262R behouden, dus moeten we dan 1262R-500R= 762R erbij regelen met onze trimmer. Maar die gaat maar tot 500. Dan moeten we om het verschil op te vangen er nog een vaste weerstand bij plaatsen, ofwel kunnen we later nog de trimmer vervangen door een 1000R model.

Dit alles is uiteraard maar een benadering want willekeurig een thermokoppel onder de versterker plaatsen is geen nauwkeurige meting, maar het geeft wel een indicatie. Dan weten we waar we ongeveer kunnen starten!